железобетонная станина пресса

Формула изобретения

Железобетонная станина пресса, содержащая архитравы эллиптической формы и трубобетонные колонны, скрепленные пропущенной через архитравы и колонны предварительно напряженной арматурой, отличающаяся тем, что архитравы выполнены составными из двух равновысоких элементов, обрамленных по нижней и верхней поверхностям металлическими листами и соединенных между собой равномерно расположенной по площади эллипса в средней зоне архитрава предварительно напряженной арматурой и трубобетонными сквозными шпонками, размещенными в краевых зонах архитрава на расстоянии от центра по большой оси эллипса, равном 0,18-0,30 ее размера при соотношении размеров осей эллипса 0,67-0,75.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении станин прессов.

Известна железобетонная предварительно напряженная станина пресса, содержащая верхний и нижний архитравы и трубобетонные колонны, соединенные предварительно напряженной арматурой с выпусками [1]

Недостатком известной конструкции является высокая трудоемкость изготовления из-за размещения выпусков предварительно напряженной арматуры в конических отверстиях архитравов и необходимости бетонирования их.

Наиболее близкой является конструкция железобетонной предварительно напряженной станины пресса, содержащей архитравы эллиптической формы и трубобетонные колонны, скрепленные пропущенной через архитравы и колонны предварительно напряженной арматурой, закрепленной на внешних поверхностях архитравов.

Недостатками этой известной конструкции является то, что при повышении мощности пресса необходимость в удовлетворении прочностных и жесткостных параметров элементов приводит к значительному увеличению их габаритных и весомых параметров, делающих зачастую невозможной технологически практическую реализацию конструкции.

Технический результат заключается в расширении технологических возможностей реализации конструкции, а именно для мощных и сверхмощных прессов за счет уменьшения габаритных и весовых характеристик архитравов станин.

Этот результат достигается тем, что в железобетонной станине пресса, содержащей архитравы эллиптической формы, трубобетонные колонны, скрепленные пропущенной через архитравы и колонны предварительно напряженной арматурой, архитравы выполнены составными из двух равновысоких элементов, обрамленных по нижней и верхней поверхностям металлическими листами и соединенных между собой равномерно расположенной по площади эллипса в средней зоне архитрава предварительно напряженной арматурой и трубобетонными сквозными шпонками, размещенными в краевых зонах архитрава на расстоянии от центра по большой оси эллипса, равном 0,18-0,30 ее размера, при соотношении размеров осей эллипса 0,67-0,75.

Станина пресса отличаются от известной тем, что архитравы выполнены составными из двух равновысоких элементов, обрамленных по нижней и верхней поверхностям металлическими листами, что дает возможность удовлетворить технологические требования при изготовлении станин мощных прессов. При этом для обеспечения требований по прочности и жесткости конструкции и увеличения сопротивления сдвигающим усилиям сборные элементы соединены между собой равномерно расположенной по площади эллипса в средней зоне архитрава предварительно напряженной арматурой и трубобетонными сквозными шпонками, оптимально размещенными в краевых зонах архитрава на расстоянии от центра по большой оси эллипса, равном 0,18-0,30 ее размера, при соотношении размеров осей эллипса 0,67-0,75.

Размер зоны размещения трубобетонных шпонок выбран таким образом, чтобы сопротивление приведенного сечения трубобетонных шпонок сразу превышало сдвигающее усилие при действии эксплуатационной нагрузки. При этом на расстоянии от центра эллипса по большой оси, равным 0,18 ее размера, размещена равномерно расположенная предварительно напряженная арматура, обеспечивающая восприятие касательных напряжений в стыке элементов за счет трения. А на расстоянии сверх 0,3 размера большой оси эллипса от центра расположены трубобетонные колонны пресса, воспринимающие касательные напряжения за счет трения в стыке, создаваемого концентрированно размещенной и предварительно напряженной арматурой станины.

На фиг. 1 изображена железобетонная предварительно напряженна станина пресса в размере; на фиг. 2 то же в плане; на фиг. 3 график распределения сдвигающих усилий по большой оси эллипса архитрава.

Станина состоит из архитравов 1 и трубобетонных колонн 2, скрепленных рабочей предварительно напряженной арматурой 3. Архитравы 1 состоят из двух железобетонных элементов 4, равных по высоте и обрамленных металлическими листами 5. Железобетонные элементы 4 соединены между собой предварительно напряженной арматурой 5, равномерно расположенной по площади архитрава, и сквозными трубобетонными шпонками 7. Трубобетонные шпонки 7 выполнены из металлических труб 8 и бетонного сердечника 9 и внешнего бетонного кольца.

Для восприятия эксплуатационных нагрузок прессования в архитраве необходимо обеспечить соответствующий уровень нормальных омоноличиваний двух элементов архитрава, для эффективной работы пресса сопротивление сдвигающих усилий в зоне стыка должно превышать величину возникающих при действии эксплуатационных нагрузок касательных напряжений. Для этого железобетонные элементы обрамлены металлическими листами 5 и объединены трубобетонными шпонками 7, представляющими собой металлические трубы 8, которые заливают бетонной смесью с образованием внешнего и внутреннего бетонного слоев. В средней части элементов равномерно располагают предварительно напряженную арматуру для стягивания элементов между собой.

Анализ напряженно-деформированного состояния архитрава при действии эксплуатационной нагрузки позволяет установить, что определяющим с точки зрения обеспечения прочности и жесткости конструкции является восприятие сдвигающих усилий, возникающих по зоне стыка двух элементов, составляющих архитрав. На фиг. 3 приводится график распределения сдвигающих усилий по длине большой оси эллиптического архитрава. При этом максимальная доля сдвигающих усилий в зоне (I) у края элемента вдоль его большой оси воспринимается за счет касательных напряжений, обеспечиваемых действием силовой напрягаемой рабочей арматурой станины, создающей в крайних зонах архитрава (на расстоянии до 0,2 R_б от его края) обжатие, соответствующее полной величине действующего эксплуатационного усилия. Эта доля составляет около 42% полного сдвигающего усилия, действующего вдоль стыка.

Значительная доля усилия (до 29%) воспринимается в предлагаемой конструкции трубобетонными шпонками, размещаемыми в краевых зонах архитрава II на расстоянии от 0,20 до 0,32 R_б длины большой оси эллипса от края элемента. Для восприятия остальной доли сдвигающих усилий в зоне III использована возможность повышения силы трения, а следовательно, и сопротивления сдвигающим усилиям за счет обжатия по контакту между элементами при помощи равномерно расположенной напрягаемой арматуры. При оптимальном конструктивном соотношении большой и малой осей эллипса 0,67-0,75 геометрическая площадь зоны III (фиг.2) составляет примерно полуторную площадь остальных зон элемента, и поэтому в этой зоне воспринимается примерно 30% сдвигающих усилий. При этом достаточным для восприятия сдвигающих усилий между элементами является распределенное обжатие дополнительной арматурой, создающее в бетоне среднее напряжение до 0,5 q, где q распределенная нагрузка по зоне передачи на архитрав эксплуатационного усилия пресса, что является оптимальным для данного конструктивного решения мощных и сверхмощных прессов.